2019届高中物理第十八章原子结构章末小结与测评讲义含解析选修
2018_2019学年高中物理第十八章原子结构第4节玻尔的原子模型讲义含解析新人教版选修3_5
第4节玻尔的原子模型1.丹麦物理学家玻尔提出玻尔原子理论的基本假设。
(1)定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态之中，这些状态中能量是稳定的。
(2)跃迁假设：原子从一个定态跃迁到另一个定态，辐射或吸收一定频率的光子。
h ν＝Em －En 。
(3)轨道假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。
2．氢原子的轨道半径rn ＝n 2r 1，n ＝1,2,3，…氢原子的能量：En ＝1n2E 1，n ＝1,2,3，…一、玻尔原子理论的基本假设1．玻尔原子模型做圆周运动。
原子核力的作用下，绕库仑原子中的电子在(1)的。
量子化电子绕核运动的轨道是(2)。
电磁辐射的，且不产生稳定电子在这些轨道上绕核的转动是(3) 2．定态(1)当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的。
能级的，这些量子化的能量值叫作量子化能量，即原子的能量是，其他的基态。
能量最低的状态叫作定态原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为(2)。
激发态状态叫作3．跃迁(1)当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E m )跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为E n ，m >n )时，会放出能量为h ν的光子，这个光子的能量由前、后两个能级的能量差决定，即，该式被称为频率条件，又称辐射条件。
n E －m E ＝h ν(2)反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子的能量同样由频率条件决定。
二、玻尔理论对氢光谱的解释1．解释巴耳末公式。
n E －m E ＝h ν按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为(1)的量子数定态轨道正好代表能级跃迁之前和之后所处的2和n 巴耳末公式中的正整数(2)符合得很好。
里德伯常量。
并且理论上的计算和实验测量的2和n2．解释氢原子光谱的不连续性，由于原子的能级两个能级差原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。
2019-2020学年高中物理 第十八章 原子结构 章末优化总结课件 新人教版选修3-5
子频率越大，波长越小，A错误；由Em－En＝h
c λ
可知，B错误，D正确；根据C
2 3
＝3可
知，辐射的光子频率最多3种，C正确．
[答案] CD
(2)两个基本假设定频态率假条设件和：轨能道级量跃子迁化hν＝Em－En
核心素养构建
科学思维：(1)氢原子 光谱实验规律的应用 (2)能级跃迁规律的应 用
规律总结归纳
氢原子能量量子化： (3)成氢功原解子释光了谱E发吸n射收＝光光n12E子子1：：n＝hhνν1＝＝，EE2mm，－－3EE，nn…mm>>nn (4)弗兰克—赫兹实验：验证原子能量量子化 (5)局限性：不能解释复杂原子的光谱
A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm B．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级 C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D．用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级
[解析]心素养构建
科学探究：(1)探究并 认识阴极射线 (2)用 α 粒子散射探究 原子结构
素养1 玻尔理论 [典例1] 氢原子在基态时轨道半径r1＝0.53×10－10 m，能量E1＝－13.6 eV.求氢原子处 于基态时： (1)电子的动能． (2)原子的电势能． (3)用波长是多少的光照射可使其电离？ (4)电子在核外旋转的等效电流(已知电子质量m＝9.1×10－31 kg)．
(3)原式子结的构核原 电 成子 子 功核 ： 解： 绕 释集 原 了中 子α粒了 核子全 高散部 速射正 旋实电 转验荷，和不几能乎解全释部氢质光量谱
核心素养构建
物理观念：(1)原子的核 式结构 (2)原子光谱 (3)玻尔原子模型 (4)能级跃迁
高中物理第十八章(原子结构)教案设计与知识点解析
高中物理第十八章（原子结构）教案设计与知识点解析18.1 电子的发现三维教学目标1、知识与技能（1）了解阴极射线及电子发现的过程；（2）知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。
2、过程与方法：培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。
3、情感、态度与价值观：理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程，根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说。
人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识原子的。
教学重点：阴极射线的研究。
教学难点：汤姆孙发现电子的理论推导。
教学方法：实验演示和启发式综合教学法。
教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。
教学过程：第一节电子的发现（一）引入新课很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。
这种认识一直统治了人类思想近两千年。
直到19世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识。
电子的发现是19世纪末、20世纪初物理学三大发现之一。
（二）进行新课1、阴极射线气体分子在高压电场下可以发生电离，使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体。
问题：是什么原因让空气分子变成带电粒子的？带电粒子从何而来的？史料：科学家在研究气体导电时发现了辉光放电现象。
1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。
德国物理学家戈德斯坦研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。
所以他把这种未知射线称之为阴极射线。
对于阴极射线的本质，有大量的科学家作出大量的科学研究，主要形成了两种观点。
（1）电磁波说：代表人物，赫兹。
认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。
（2）粒子说：代表人物，汤姆孙。
认为这种射线的本质是一种高速粒子流。
思考：你能否设计一个实验来进行阴极射线的研究，能通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。
18_2019高中物理第十八章原子结构章末小结新人教版选修3_5
α粒子的大角度散射现象无法用汤姆孙的原子模型解释，α粒子散射实验的
结果揭示了：①原子内部绝大部分是空的；②原子内部有一个很小的“核”。
ห้องสมุดไป่ตู้
2．核式结构模型对α粒子散射实验的解释
(1) 因为原子核很小，原子的大部分空间是空的，大部分 α粒子穿过金箔时
离核很远，受到的库仑力很小，运动几乎不受影响，因而大部分α粒子穿过金箔 后，运动方向几乎不改变。 (2) 只有少数 α 粒子从原子核附近飞过，受到原子核的库仑力较大，才发生 较大角度的偏转。
D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹
解题指导：以“α粒子散射实验”的现象和核式结构模型入手解答。
解析： 放在 A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，说明大多
数粒子基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A错误；放在B位置时，相同 时间内观察到屏上的闪光次数极少，说明极少粒子发生大角度偏折，故 B 错 误；选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故C 正确；主要原因是α粒子接近金原子后，因库仑力作用，且质量较大，从而出现
的反弹，故D错误。
二、氢原子光谱问题
1．氢原子的能级图
(1)能级图如图所示：
(2)能级图中相关量意义的说明 相关量 能级图中的横线 横线左端的数字“1,2,3…” 横线右端的数字“－13.6， －.40…” 相邻横线间的距离 带箭头的竖线 级差越小 表示原子由较高能级向较低能级跃迁， 原 子跃迁的条件为 hν＝Em－En 表示意义 表示氢原子可能的能量状态 表示量子数 表示氢原子的能级 表示相邻的能级差， 量子数越大相邻的能
典例 2 (重庆十一中 2015～2016 学年高二下学期检
测)如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于 n ＝4 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的 光，下列说法正确的是 ( D ) A．这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光 B．由 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级产生的光频率最小 C．由 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级产生的光最容易发生衍射现象 D．用 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34eV 的金属 铂能发生光电效应
高中物理第十八章原子结构综合评估含解析新人教版选修3_5
原子结构时间：90分钟分值：100分一、选择题(1～5题为单选，6～10题为多选，每小题4分，共40分)1．下列叙述中符合物理学史的有( C )A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子和质子的存在B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的C．巴耳末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式D．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说解析：汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，A错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验的分析，得出了原子的核式结构模型，B错误；巴耳末根据氢原子光谱在可见光区的四条谱线得出巴耳末公式，C正确；玻尔的原子模型是在核式结构模型的基础上提出的几条假设，并没有否定核式结构学说，D错误．2．卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重大发现．关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是( C )A．证明了质子的存在B．证明了原子核是由质子和中子组成的C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D．证明了原子中的电子只能在某些轨道上运动解析：α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核，数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以C正确，A、B错误．玻尔发现了电子轨道量子化，D错误．3.汞原子的能级图如图所示，现让一束光子能量为8.8 eV的单色光照射到大量处于基态(能级数n＝1)的汞原子上，能发出6种不同频率的色光．下列说法中正确的是( A )A．最长波长光子的能量为1.1 eVB．最长波长光子的能量为2.8 eVC．最大频率光子的能量为2.8 eVD ．最大频率光子的能量为4.9 eV解析：由题意知，吸收光子后汞原子处于n ＝4的能级，向低能级跃迁时，最大频率的光子能量为(－1.6＋10.4) eV ＝8.8 eV ，最大波长(即最小频率)的光子能量为(－1.6＋2.7) eV ＝1.1 eV ，故A 正确．4．现有k 个氢原子被激发到量子数为3的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n 的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的1n －1)( C ) A ．k 2 B ．k C ．3k 2D ．2k 解析：处在量子数为3的k 个氢原子跃迁到量子数为2和量子数为1的氢原子个数各为k 2，而处于量子数为2的k 2个氢原子还会向量子数为1的基态跃迁，故发出的光子总数为32k . 5.氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为 1.62～3.11 eV.下列说法正确的是( A )A ．处于n ＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B ．大量氢原子从高能级向n ＝3能级跃迁时，可能发出可见光C ．大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出4种不同频率的光D ．一个处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光 解析：由于E 3＝－1.51 eV ，紫外线光子的能量大于可见光光子的能量，即E 紫＞E ∞－E 3＝1.51 eV ，可以使氢原子电离，A 正确；大量氢原子从高能级向n ＝3能级跃迁时，最大能量为1.51 eV ，即辐射出光子的能量最大为1.51 eV ，小于可见光光子的能量，B 错误；n ＝4时跃迁发出C 24＝6种不同频率的光，C 错误；一个处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可能发出(3－1)＝2种不同频率的光，D 错误．6．如图为α粒子散射实验装置，粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A 、B 、C 、D 四处位置．则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数一定不符合事实的是( BCD )A ．1 305、25、7、1B ．202、405、625、825C ．1 202、1 010、723、203D ．1 202、1 305、723、203解析：根据α粒子散射实验的统计结果，大多数粒子能按原来方向前进，少数粒子方向发生了偏移，极少数粒子偏转超过90°，甚至有的被反向弹回．所以在相等时间内A 处闪烁次数最多，其次是B 、C 、D 三处，并且数据相差比较大，所以只有选项A 符合事实．7．关于物质的吸收光谱和线状谱之间的关系，下列说法中正确的是( BD )A ．吸收光谱和线状谱的产生方法不同，它们的谱线互不相关B ．同种物质吸收光谱中的暗线跟它线状谱中的明线相对应C ．线状谱与吸收光谱都是原子光谱，它们的特征谱线相对应D ．线状谱与吸收光谱都可以用于光谱分析，以鉴别物质和确定物质的化学组成解析：线状谱与吸收光谱都是原子的特征谱线，但是线状谱是原子光谱，吸收光谱不是原子光谱，C 错误；线状谱和吸收光谱都可以进行光谱分析，D 正确；同种物质吸收光谱中的暗线与它线状谱中的明线相对应，B 正确，A 错误．8．如图所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从n ＝4到n ＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n ＝4到n ＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n ＝2到n ＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则下列关系式中正确的是( AB )A ．λ1<λ3B ．λ3<λ2C ．λ3>λ2D ．1λ3＝1λ1＋1λ2解析：已知从n＝4到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n＝4到n＝2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n＝2到n＝1能级辐射的电磁波的波长为λ3，则λ1、λ2、λ3的关系为hcλ1>hcλ3>hcλ2，即1λ1>1λ3，λ1<λ3，1λ3>1λ2，λ3<λ2，又hcλ1＝hcλ3＋hcλ2，即1λ1＝1λ3＋1λ2，则1λ3＝1λ1－1λ2，即正确选项为A、B．9．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是( AB )A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子辐射光子的频率也是不连续的C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子的粒子性解析：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A 正确．玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子辐射光子的频率也是不连续的，故B 正确．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故C错误．根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子的波动性，故D错误．10．如图是密立根油滴实验的示意图．油滴从喷雾器嘴喷出，落到图中的匀强电场中，调节两板间的电压，通过显微镜观察到某一油滴静止在电场中，下列说法正确的是( AD )A ．油滴带负电B ．油滴质量可通过天平来测量C ．只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴所带的电荷量D ．该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍解析：由图知，电容器板间电场方向向下，油滴所受的电场力向上，则知油滴带负电，故A 正确；油滴的质量很小，不能通过天平测量，故B 错误；根据油滴受力平衡得：mg ＝qE ＝q U d ，得q ＝mgd U，所以要测出两板间的距离、电压和油滴的质量才能求出油滴所带的电荷量，故C 错误；根据密立根油滴实验研究知：该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍，故D 正确．二、填空题(共4小题，每小题5分，共20分)11．氢原子的核外电子从第n ＋3能级跃迁到第n ＋2能级发出波长为λ1的光，从第n ＋2能级跃迁到第n ＋1能级发出波长为λ2的光，则电子从第n ＋3能级跃迁到第n ＋1能级发出波长为λ1λ2λ1＋λ2的光． 解析：根据玻尔理论E ＝h c λ，氢原子的核外电子从第n ＋3能级跃迁到第n ＋2能级发出的波长为λ1的光，λ1＝hcE n ＋3－E n ＋2则电子从第n ＋2能级跃迁到第n ＋1能级发出的波长为λ2的光，λ2＝hcE n ＋2－E n ＋1电子从第n ＋3能级跃迁到第n ＋1能级，E ＝E 1＋E 2，带入得：hc λ1＋hc λ2＝hc λ3，λ3＝λ1λ2λ1＋λ2. 12．有些光谱是一条条的亮线，这样的亮线叫谱线，这样的光谱叫线状谱．有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连续在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱．13．氢原子吸收一个在真空中的波长为4 861.3 埃米的光子后，核外电子从n ＝2的能级跃迁到n ＝4的能级，则这两个能级的能量差是4.09×10－19 J.解析：ΔE ＝hν＝h c λ＝6.63×10－34×3×1084 861.3×10－10 J≈4.09×10－19 J.14.根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋)的能级图如图所示．电子处在n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离近(选填“近”或“远”)．当大量He ＋处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有6条．解析：由玻尔理论知，能级越低，电子的轨道半径越小，电子离核越近；当大量的氦离子处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线条数为C 24＝6.三、计算题(共4小题，每小题10分，共40分)15．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R (132－1n2)，n ＝4,5,6，…，R ＝1.10×107 m －1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求： (1)n ＝6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n ＝6时，传播频率为多大？答案：(1)1.09×10－6 m (2)3×108 m/s 2.75×1014Hz 解析：(1)帕邢系公式1λ＝R (132－1n2)，当n ＝6时， 得λ≈1.09×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c ＝3×108 m/s ，由v ＝λT ＝λν，得ν＝v λ＝c λ＝3×1081.09×10－6 Hz≈2.75×1014 Hz. 16.氢原子的能级图如图所示．原子从能级n ＝3向n ＝1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应．有一群处于n ＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属．普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，求：(1)氢原子向较低能级跃迁时共能发出几种频率的光；(2)该金属的逸出功和截止频率．答案：(1)6种 (2)12.09 eV 2.9×1015 Hz解析：(1)处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可产生的光的频率的种数为N ＝n n －12＝4×32＝6(种)． (2)W ＝E 3－E 1＝12.09 eV ，E 3－E 1＝hν解得ν≈2.9×1015 Hz.17．如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置．当极板P 和P ′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O 点处，形成一个亮点；加上偏转电压U 后，亮点偏离到O ′点，O ′点到O 点的竖直距离为d ，水平距离可忽略不计；此时在P 与P ′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B 时，亮点重新回到O 点．已知极板水平方向长度为L 1，极板间距为b ，极板右端到荧光屏的距离为L 2.(1)求打在荧光屏O 点电子的速度大小；(2)推导出电子比荷的表达式．答案：(1)UBb (2)e m ＝Ud B 2bL 1L 2＋L 1/2解析：(1)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回到荧光屏中心O 点，设电子的速度为v ，则evB ＝eE ，得v ＝E B ，即v ＝U Bb .(2)当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v 进入后，竖直方向做匀加速直线运动，加速度为a ＝eU mb . 电子在水平方向做匀速运动，在电场内运动的时间为t 1＝L 1v .这样，电子在电场中竖直向上偏转的距离为d 1＝12at 21＝eL 21U 2mv 2b. 离开电场时竖直向上的分速度为v ⊥＝at 1＝eL 1U mvb. 电子离开电场后做匀速直线运动，经t 2时间到达荧光屏．t 2＝L 2v. t 2时间内向上运动的距离为d 2＝v ⊥t 2＝eUL 1L 2mv 2b. 这样，电子向上的总偏转距离为d ＝d 1＋d 2＝eU mv 2b L 1·⎝⎛⎭⎪⎫L 2＋L 12，可解得e m ＝Ud B 2bL 1L 2＋L 1/2. 18．氢原子处于基态时，原子的能量为E 1＝－13.6 eV ，问：(1)当氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时，向外辐射光子的波长是多少？(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的光子照射氢原子？(3)氢原子在n ＝4能级时可放出几种不同能量的光子？答案：(1)6.58×10－7 m (2)3.28×1015 Hz (3)6种解析：(1)由E n ＝E 1n2可知 E 2＝E 122＝－13.64 eV ＝－3.4 eV ， E 3＝E 132＝－13.69 eV≈－1.51 eV ，ΔE ＝|E 3－E 2|＝1.89 eV.因为ΔE ＝hν＝h cλ， 所以λ＝hc ΔE ＝6.63×10－34×3×1081.89×1.6×10－19 m≈6.58×10－7 m. (2)要使处于基态的氢原子电离，就是要使第1轨道上的电子获得能量脱离氢原子核的束缚．要用最小频率的电磁波照射，即电子脱离核后动能为零，故有hν＝E ∞－E 1＝0－(－13.6) eV ＝13.6 eV ，得ν＝E ∞－E 1h ＝13.6×1.6×10－196.63×10－34 Hz≈3.28×1015 Hz.即至少要用3.28×1015 Hz 的光子来照射氢原子．(3)由公式N ＝n n －12得N ＝4×4－12＝6，即氢原子核 外电子从n ＝4的激发态向基态跃迁时，可能放出6种不同能量的光子，如图所示．。
2018-2019学年高中物理(人教版)选修3-5课件：第十八章 原子结构 章末复习总结18
[典例指津 1]
(多选)在 α 粒子散射实验中，当 α 粒子 )
穿过金箔时，下列理解正确的是( 转
A．与金原子核相距较远的 α 粒子，可能发生大角度偏 B．与金原子核相距较近的 α 粒子，可能发生大角度偏 转 C．α 粒子与金原子核距离最近时，系统的能量最小 D．α 粒子与金原子核距离最近时，系统的电势能最大
[总结提升]
(1)如果是一个 n 能级的氢原子， 跃迁辐射
出的光子最多为(n－1)种。 (2)如果是一群 n 能级的氢原子，能发出的光子种类为 nn－1 2 Cn＝ 。 2
[变式训练2] 用能量为 15 eV 的光子照到某种金属上， 能发生光电效应，测得其光电子的最大初动能为 12.45 eV， 2.55 则该金属的逸出功为________ eV。 氢原子的能级如图所示， 现有一群处于 n＝3 能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出 的各种频率的光子中， 能使该金属发生光电效应的频率共有
[解析] 从 n＝2 能级电离所需的最小能量等于 E∞－E2 ＝0 eV－(－3.40 eV)＝3.4 eV， 吸收光子的能量 3.6 eV 高于 此值，故能引起电离，故选项 A 正确；氢原子从 n＝4 的能 级向 n＝3 的能级跃迁时辐射出光子的能量为－0.85 eV － (－1.51 eV)＝0.66 eV，故选项 B 错误；根据跃迁规律可知 从 n＝4 向 n＝2 跃迁时辐射光子的能量大于从 n＝3 向 n＝2 跃迁时辐射光子的能量，则可见光 a 的光子能量大于可见 光 b 的， 又根据光子能量 ε＝hν 可得可见光 a 的频率大于可 见光 b 的，故可见光 a 比可见光 b 的波长短，故选项 C 错 误；大量氢原子从 n＝4 的能级跃迁时，能发出 C2 4＝6 种频 率的光子，故选项 D 错误。
高中物理选修课件第十八章章末总结
通过参加物理竞赛、科技创新等活动，拓宽视野、增长 见识、提高能力。
深入学习高中物理选修课件后续章节的内容，不断完善 自己的知识体系。
将所学的物理知识应用于实际生活和工作中，为解决问 题和推动社会进步做出贡献。
06
章末测试与评估
测试内容与形式
测试内容
涵盖第十八章所有重要知识点，包括 基本概念、定理、公式以及应用实例 。
高中物理选修课件第十八章 章末总结
汇报人：XX 20XX-01-17
目录
• 第十八章概述 • 知识点总结 • 实验与探究 • 解题方法与技巧 • 学习反思与建议 • 章末测试与评估
01
第十八章概述
章节主题与背景
主题
本章主要探讨物理中的波动现象，包括机械波、电磁波、光波等。
背景
波动现象是自然界中普遍存在的现象，与人们的日常生活密切相关。通过研究 波动现象，可以深入了解物质的性质和行为，以及它们之间的相互作用。
学习态度与习惯
结合学生平时表现和作业 完成情况，评估学生的学 习态度和习惯。
THANK YOU
物体在重力作用下从静止开始的匀加 速直线运动，加速度为重力加速度。
牛顿运动定律
01
02
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牛顿第一定律
物体在不受外力作用时， 保持静止状态或匀速直线 运动状态。
牛顿第二定律
物体的加速度与所受合外 力成正比，与物体质量成 反比，即F=ma。
牛顿第三定律
作用力和反作用力大小相 等、方向相反，作用在同 一直线上。
明确研究对象和过程
确定研究对象，分析物理过程 ，建立物理模型。
受力分析和运动分析
对研究对象进行受力分析和运 动分析，列出相应的方程。
高中物理选修课件第十八章本章优化总结
师生互动交流平台建设
线上交流平台
利用网络技术，建立师 生线上交流平台，方便 学生随时向老师提问或 分享学习心得。
定期座谈会
组织定期的师生座谈会 ，鼓励学生提出对教学 的意见和建议，以促进 教学相长。
个性化辅导机制
针对学生的不同需求， 提供个性化的辅导和指 导，帮助学生解决学习 中的困难和问题。
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教学评价与反馈机制 完善
过程性评价实施情况分析
课堂参与度评价
通过观察学生在课堂上的表现，如提问、讨论、小组合作等，评价 学生的参与程度和积极性。
作业完成情况评价
检查学生的作业完成情况，包括作业质量、提交时间等，以评估学 生的学习态度和努力程度。
随堂测验成绩分析
通过随堂测验了解学生的知识掌握情况，及时发现并解决学生在学习 中遇到的问题。
交流和互动，提高教学效果。
03
完善教学评价机制
建立科学的教学评价机制，综合考虑学生的线上学习表现、线下实践成
果和考试成绩等多个方面，全面评价学生的学习效果。
THANK YOU
开展实验探究
通过实验探究的方式，让学生亲身参与、体验物 理规律的发现过程，增强学习的成就感和兴趣。
培养学生自主学习能力
引导课前预习
通过导学案或微课等形式，引导学生提前预习，明确学习目标和 重难点。
组织合作学习
鼓励学生分组合作，共同探究物理问题，促进彼此间的交流和协 作。
提供学习资源
为学生提供丰富的学习资源，如教材、教辅、网络资源等，便于 学生自主学习和拓展知识。
结果性评价方式改革探讨
期末考试成绩占比调整
降低期末考试成绩在总评成绩中的占比，以减轻学生的应试压力 ，同时提高平时成绩的权重。
20182019物理新导学笔记人教通用版选修3-5名师公开课讲义第十八章原子结构章末总结版含答案
章末总结原子结构电子的发现阴极射线汤姆孙的原子“枣糕模型”原子的核式结构模型α粒子散射实验卢瑟福的原子核式结构模型氢原子光谱光谱发射光谱连续谱线状谱吸收光谱―→光谱分析氢原子光谱的实验规律经典理论的困难玻尔的原子模型玻尔的三个基本假设轨道量子化能量量子化能级跃迁：hν＝E m－E n m>n 玻尔理论对氢原子光谱的解释玻尔理论的局限性一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解1．实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进；少数α粒子有较大的偏转；极少数α粒子的偏转角度超过90°，有的甚至被弹回，偏转角度达到180°.2．核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，电子绕核旋转．3．原子核的组成与尺度(1)原子核的组成：由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核中的质子数．(2)原子核的大小：实验确定的原子核半径的数量级为10－15 m，而原子的半径的数量级是10－10m．因而原子内部十分“空旷”．例1(多选)关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是()A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，使α粒子受力平衡的结果B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子内大部分空间是空的C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大答案BC解析在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A错，B 对；极少数α粒子发生大角度偏转，说明会受到原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转而原子核未动，说明原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子的质量，α粒子打在电子上，不会有明显偏转，故C对，D错．二、玻尔氢原子模型及跃迁规律的应用1．氢原子的半径公式r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，r1＝0.53×10－10 m.2．氢原子的能级公式E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，E1＝－13.6 eV.3．氢原子的能级图(如图1所示)图1(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．(2)横线左端的数字“1,2,3，…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4，…”表示氢原子的能级．(3)相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小．(4)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为hν＝E m－E n.4．自发跃迁与受激跃迁的比较(1)自发跃迁：①由高能级到低能级，由远轨道到近轨道．②释放能量，放出光子(发光)：hν＝E初－E末．③大量处于激发态为n能级的原子可能的光谱线条数：n n－12.(2)受激跃迁：①由低能级到高能级，由近轨道到远轨道．②吸收能量a.光照射b.实物粒子例2(多选)氢原子的部分能级示意图如图2所示，已知可见光的光子能量在 1.62 eV到3.11 eV之间．由此可推知，氢原子()图2A．从高能级向n＝1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短B．从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光均为可见光C．从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D．从n＝3能级向n＝2能级跃迁时发出的光为可见光答案AD解析从高能级向n＝1的能级跃迁的过程中，辐射出的光子最小能量为10.20 eV，A对；已知可见光的光子能量在 1.62 eV到3.11 eV之间，从高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子的能量最大为 3.40 eV，B错；从高能级向n＝3能级跃迁时释放的光子的能量最大为 1.51 eV，频率低于可见光，C错；从n＝3能级向n＝2能级跃迁的过程中释放的光子的能量等于 1.89 eV，介于 1.62 eV到3.11 eV之间，所以是可见光，D对．例3(多选)如图3所示是氢原子能级示意图的一部分，则下列说法正确的是()图3A．用波长为600 nm的X射线照射，可以使稳定的氢原子电离B．用能量是10.2 eV的光子可以激发处于基态的氢原子C．用能量是 2.5 eV的光子入射，可以使基态的氢原子激发D．用能量是11.0 eV 的外来电子，可以使处于基态的氢原子激发答案BD解析“稳定的氢原子”指处于基态的氢原子，要使其电离，光子的能量必须大于或等于13.6eV，而波长为600 nm的X射线的能量为E＝h cλ＝6.63×10－34×3×108600×10－9×1.6×10－19eV≈2.07 eV<13.6 eV，A错误．因ΔE＝E2－E1＝(－3.4 eV)－(－13.6 eV)＝10.2 eV，故10.2 eV 的光子可以使氢原子从基态跃迁到n＝2的激发态，B正确；2.5 eV的光子能量不等于任何其他能级与基态的能级差，因此不能使氢原子发生跃迁，C错误；外来电子可以将10.2 eV的能量传递给氢原子，使它激发，外来电子还剩余11.0 eV－10.2 eV＝0.8 eV的能量，D正确．。
高中物理 第18章 原子结构章末专题复习课件 新人教版选修3-5
3．氢原子的能级图的应用
(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．氢原子 可以有无穷多个定态．
(2)横线左端的数字“1,2,3，…”表示轨道量子数． (3)横线右端的数字“－13.6，－3.4，…”表示氢原子各定态的能 量值(能级)．量子数 n＝1 的定态能量值最小，这个状态叫做基态．量 子数越大，能量值越大，这些状态叫激发态．
【答案】 C
跟踪练习 1．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是 () A．α 粒子的散射实验 B．对阴极射线的研究 C．天然放射性现象的发现 D．质子的发现
【解析】 本题考查物理学史．卢瑟福通过 α 粒子散射实验，发 现少数 α 粒子出现了大角度偏转，从而提出了原子的核式结构模型， 认为原子是由处于原子中央的很小的原子核和核外带负电的电子组成 的．
(3)原子核的电荷与尺度 ①原子内的电荷关系：各种元素的原子核的电荷数与含有的电子 数相等． ②原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷 数就等于原子核中的质子数． ③原子核的大小：实验确定的原子核半径 R 的数量级为 10－15 m， 而原子的半径的数量级是 10－10 m．因而原子内部十分“空旷”．
(3)原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道． (4)成功与局限 玻尔的原子模型成功解释了氢原子光谱及原子的稳定性，但不能 解释较复杂的原子的光谱现象．
2．氢原子的能级、能级公式 氢原子的能级和轨道半径
(1)氢原子的能级公式：En＝n12E1(n＝1,2,3，…)，其中 E1 为基态能 量 E1＝－13.6 eV.
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章末小结与测评原子结构⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 原子核式结构模型⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧电子的 发现⎩⎨⎧阴极射线：高速电子流汤姆孙发现电子：揭示原子有复杂结构α粒子散 射实验⎩⎪⎨⎪⎧绝大多数α粒子不改变运动方向少数α粒子发生偏转极少数α粒子发生大角度偏转，甚至被反弹原子的核 式结构⎩⎪⎨⎪⎧原子核：集中了全部正电荷和几乎全部质量电子：绕原子核高速旋转内部相当空旷成功解释了α粒子散射实验，不能解释氢原子光谱原子结构⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 玻尔的原子模型⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 两个基本假设⎩⎪⎨⎪⎧ 定态假设和轨道量子化频率条件：能级跃迁(hν＝E m －E n )成功解释了氢原子光谱⎩⎨⎧ 氢原子能量量子化：E n ＝1n 2E 1，n ＝1，2，3，…发射光谱：hν＝E m －E n(m >n )吸收光谱：hν＝E m －E n (m <n )局限性：不能解释复杂原子的光谱1．α粒子散射实验结果及由此建立的学说(1)实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进；少数α粒子有较大的偏转；极少数α粒子的偏角超过90°，有的甚至达到180°。
(2)核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，电子绕核运转。
2．该部分主要考查对α粒子散射实验的理解与记忆及对实验结果的分析。
[典例1] (多选)关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是( )A ．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，是α粒子受力平衡的结果B ．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子内部是“空旷”的C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的粒子质量和电荷量比α粒子大得多但在原子内分布空间很小D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大[解析]选BC在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明大多数α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A错，B对；极少数α粒子发生大角度偏转，说明受到金原子核明显力作用的空间在原子内很小，α粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子，α粒子打在电子上，α粒子不会有明显偏转，故C对，D 错。
1．玻尔原子模型(1)量子化观点：电子的不同轨道半径、原子的能量、原子跃迁辐射或吸收光子的频率都只能是分立的、不连续的值。
(2)对应关系：电子处于某一可能轨道对应原子的一种能量状态。
(3)定态观点：电子在某一可能轨道上运动时，原子是不向外辐射电磁波的，轨道与能量是稳定的。
(4)跃迁观点：能级跃迁时辐射或吸收光子的能量，hν＝E m－E n(m>n)。
(5)①原子吸收光子能量是有条件的，只有等于某两个能级差时才被吸收发生跃迁；②如果入射光的能量E≥13.6 eV，原子也能吸收光子，则原子电离；③用粒子碰撞的方法使原子能级跃迁时，粒子能量大于能级差即可。
2．跃迁与光谱线原子处于基态时，原子是稳定的，但原子在吸收能量跃迁到激发态后，就不稳定了，这时就会向低能级定态跃迁，而跃迁到基态，有时是经多次跃迁再到基态。
一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为：N＝C n2＝n(n－1)2。
[典例2](1)(多选)欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是() A．用12.09 eV的光子照射B．用13 eV的光子照射C．用14 eV的光子照射D．用13 eV的电子碰撞(2)(多选)欲使处于基态的氢原子电离，下列措施可行的是()A．用13.6 eV的光子照射B．用15 eV的光子照射C．用13.6 eV的电子碰撞D．用15 eV的电子碰撞[解析](1)由跃迁条件知氢原子受激发跃迁时只能吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子。
根据氢原子能级图不难算出12.09 eV刚好为氢原子n＝1和n＝3的两能级差，而13 eV 则不是氢原子基态和任一激发态的能级之差，因此氢原子只能吸收前者而不能吸收后者；14 eV 的光子则足以使氢原子电离，电离后的自由电子还具有0.4 eV 的动能。
用13 eV的电子碰撞，它的能量可以部分被氢原子吸收而使氢原子激发。
综上所述，选项A、C、D正确。
(2)基态氢原子的电离能为13.6 eV，则13.6 eV的光子被吸收，氢原子刚好电离，同理15 eV的光子和15 eV的电子碰撞均可使氢原子电离。
用13.6 eV的电子，由于电子和氢原子质量不同，因此两者碰撞时电子不可能把13.6 eV 的能量全部传递给氢原子，因此用13.6 eV的电子碰撞氢原子时氢原子不能电离。
由以上分析可知选项A、B、D正确。
[答案](1)ACD(2)ABD[专题训练]1.卢瑟福通过α粒子散射实验，判断出原子的中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型。
如图所示的平面示意图中，①、②两条实线表示α粒子运动的轨迹，则沿③所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹为虚线中的()A．轨迹a B．轨迹bC．轨迹c D．轨迹d解析：选Aα粒子靠近原子中心时会受到较大的排斥力，轨迹向上弯曲，α粒子做曲线运动，其轨迹应该为a，故选A。
2．按照玻尔理论，一个氢原子的电子从一半径为r a的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为r b的圆轨道上，r a>r b，此过程中()A．原子要辐射一系列频率的光子B．原子要吸收一系列频率的光子C．原子要辐射某一频率的光子D．原子要吸收某一频率的光子解析：选C从某一轨道直接跃迁到另一轨道，只能辐射或吸收某一特定频率的光子；再根据r a>r b，从较远轨道向较近轨道跃迁，即从高能级向低能级跃迁，要辐射光子，故C正确。
3．如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B 处于激发态E3，则下列说法正确的是()A ．原子A 可能辐射出3种频率的光子B ．原子B 可能辐射出3种频率的光子C ．原子A 能够吸收原子B 发出的光子并跃迁到能级E 1D ．原子B 能够吸收原子A 发出的光子并跃迁到能级E 4解析：选B 原子A 处于激发态E 2，因此其辐射光子频率数目只能有1种，A 错；原子B 处于激发态E 3，辐射光子频率数可能有3种，B 对；据氢原子能级的量子性，吸收光子必须满足hν＝E m －E n ，故C 、D 错。
4.(江苏高考)如图所示是某原子的能级图，a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光。
在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )解析：选C 根据玻尔的原子跃迁公式h c λ＝E m －E n 可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从题图可看出，能量差值最大的是E 3－E 1，辐射光的波长a 最短，能量差值最小的是E 3－E 2，辐射光的波长b 最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a 、c 、b ，C 正确。
(时间：45分钟 满分：100分)一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分)1．一个氢原子从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级，该氢原子( )A ．放出光子，能量增加B ．放出光子，能量减少C ．吸收光子，能量增加D ．吸收光子，能量减少解析：选B 氢原子从高能级向低能级跃迁时，将以辐射光子的形式向外放出能量，能级降低后能量减少，故选项B 正确。
2．利用氢气光谱管发光，可以产生氢的明线光谱，这些谱线的产生是由于( )A ．大量氢原子处于不同的激发状态，从而辐射不同频率的光子B ．大量氢原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁，从而辐射不同频率的光子C ．大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁，从而辐射不同频率的光子D ．大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁，从而吸收不同频率的光子 解析：选B 大量氢原子从较高的能级向较低的能级跃迁时，辐射出不同频率的光子，从而产生明线光谱。
B 正确。
3．现有1 200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激发的氢原子最后都回到基态，则在此过程中辐射出的光子总数是(假定处在量子数为n 的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的1n －1)( ) A ．2 200 B ．2 000 C ．1 200 D ．2 400解析：选A 量子数n ＝4的激发态的1 200个氢原子分别跃迁到n ＝3、2、1的轨道上的数目均为400个，此时辐射出1 200个光子，量子数n ＝3的激发态的400个氢原子分别跃迁到n ＝2、1的轨道上的数目均为200个，辐射出光子数为400个，量子数n ＝2的激发态的600个氢原子跃迁到n ＝1的轨道上的数目为600个，辐射出光子数为600个，则辐射出的总光子数为1 200＋400＋600＝2 200(个)，所以A 选项正确。
4．原子从一个较高能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的n ＝2能级上的电子跃迁到n ＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n ＝4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象称为俄歇效应。
以这种方式脱离了原子的电子称为俄歇电子。
已知铬原子的能级公式可简化表示为E n ＝－A n 2，式中n ＝1,2,3，…表示不同能级，A 是正的已知常数。
上述俄歇电子的动能是( )A.316AB.716AC.1116AD.116A 解析：选C 铬原子从n ＝2的能级跃迁到n ＝1的能级，相应能量ΔE ＝E 2－E 1＝－14A －(－A )＝34A ，处于n ＝4能级的铬原子脱离原子时，需要的能量为E 4′＝0－E 4＝116A ，因此俄歇电子的动能是ΔE －E 4′＝34A －116A ＝1116A ，所以选项C 正确。
5．下列说法不正确的是( )A ．巴耳末线系光谱线的条数只有4条B ．巴耳末线系光谱线有无数条C ．巴耳末线系中既有可见光，又有紫外光D ．巴耳末线系在可见光范围内只有4条解析：选A 巴耳末线系中的光谱线有无数条，但在可见光区域只有4条光谱线，其余都在紫外光区域。
故B 、C 、D 正确，A 错误。
6.氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n ＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光a ，从n ＝3的能级向n ＝2的能级跃迁时辐射出可见光b ，则( )A ．氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射出光子B ．氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线C ．a 光比b 光的频率小D ．氢原子在n ＝2的能级时可吸收任意频率的光子而发生电离解析：选A 氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射出光子，A 对；ΔE ＝hν，ΔE 42>ΔE 32>ΔE 43，νa >νb >ν43，所以氢原子从n ＝4的能级向n ＝3的能级跃迁时不会辐射出紫外线，B 、C 错；氢原子在n ＝2的能级吸收能量超过3.4 eV 的光子时，才能电离，D 错。